裂隙的发育特征
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发布时间：2022-04-23 16:47
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时间：2022-05-13 02:14
7.2.2.1 岩性对裂隙发育的影响
弹脆性岩石受力超过弹性极限后，主要以脆性破裂的形式释放应力；黏塑性岩石受力后，主要以塑性变形的方式释放应力。弹脆性岩石的裂隙较长、较宽，裂隙的切穿性较大，泥质充填物一般较少。黏塑性岩石的裂隙较窄、较短、分布较密，常常被泥质产物充填。岩石从弹脆性向黏塑性过渡的排列顺序大致为（刘光亚，1979）：石英砂岩、硅质砾岩、石灰岩与白云岩、长石砂岩、酸性岩浆岩、中性岩浆岩、基性与超基性岩浆岩、砂质页岩、泥灰岩、云母片岩、绿泥石片岩。这个排列顺序不是绝对不变的。岩石的力学性质与环境围压大小、温度高低及应力作用时间的长短等因素有关。
在层状岩石中，如果相邻各层岩石的力学性质差别较大，例如砂岩与页岩互层、砾岩与凝灰岩互层等，则在构造变动中，黏塑性较强的岩石主要表现为塑性变形，弹脆性岩石主要表现为脆性破裂（图7.2）。构造裂隙主要在弹脆性较强的岩层中发育，形成裂隙含水层。黏塑性岩层则构成相对隔水岩层。
图7.2 层状地层岩性与裂隙发育关系
1—黏塑性岩层；2—弹塑性岩层；3—裂隙
在基岩山区找水实践中，人们积累了这样一条经验，即“软中找硬，硬中找软”。就是在裂隙不发育的黏塑性岩层分布区寻找裂隙发育的弹脆性岩层；在裂隙发育而容易漏水的弹脆性岩石地区寻找裂隙不发育的黏塑性隔水岩层。因为容易漏水的地区，隔水层是保持地下水储存的关键条件。
7.2.2.2 构造对裂隙发育的影响
（1）褶皱轴部
在背斜的轴部，纵张裂隙发育。在弯曲挤压带，常因层间错动而产生层面张裂隙。向斜轴部是否发育有纵张裂隙，要看具体受力条件而定。如果向斜轴部岩层埋藏很深，岩层所在环境的围压太大就不能产生脆性拉断，只能以塑性流变或扭裂方式产生构造变形。如果向斜轴部岩层埋藏不深，所受围压不大，则向斜轴部可以产生纵张裂隙。
在平卧褶皱或倒转褶皱的轴部，往往岩层弯曲率较大，纵张裂隙和层面张裂隙都比较发育（图7.3）。
图7.3 广东省廉江龙湾南薄层砂岩平卧褶皱轴部裂隙发育剖面图
（蓝淇锋、胡长霄素描）
一般来说，在岩层产状出现比较剧烈变化的地方，只要不是黏塑性岩石，在这个地方局部就可以形成裂隙发育带。
（2）断层影响带
断层的形成首先从节理开始，节理继续发展变为节理密集带，沿节理密集带发生岩层位移则形成断层。所以，最初的断裂面是由许多节理拼接成的、凸凹不平的齿状曲面。当断层两盘作相对位移时，凸起的部分被碾碎，成为断层带中的构造岩。断层两盘产生新的羽状排列的张裂隙和扭裂隙，甚至出现低序次的分支断层。在某些层状岩层中，还常形成牵引褶皱。在牵引褶皱的顶部又会出现局部张应力，形成张性裂隙。于是，在断层两盘的影响带形成裂隙发育密集带（图7.4）。
图7.4 断层破碎带横剖面分带示意图
（据刘光亚，1979）
①构造岩带；②断层影响带；③未受断层影响的岩石
压性及压扭性断层构造岩多为断层泥、糜棱岩、断层角砾岩等。在泥质岩石（如页岩、板岩、千枚岩、凝灰岩等）中的压性断层中常出现压片岩。这些岩石孔隙极小，孔隙率很低，一般起隔水作用。张性及张扭性断层构造岩，多为压碎岩、碎块岩及结构较疏松的断层角砾岩。因此，张性及张扭性构造岩带的孔隙及孔隙率都比较大，透水性和富水性较强。扭性断层构造岩的性质，一般介于压性和张性两种断层构造岩的性质之间。
断层影响带分布在构造岩带的两侧，岩石受断层影响而破坏，产生大量张裂隙、扭裂隙以及分支断层，形成碎块岩和裂隙发育带。随着远离断层面，裂隙发育程度逐渐减弱。由于断层影响带的充填胶结程度低，一般都有较好的透水性和富水性，常成为良好的断层含水带。
7.2.2.3 埋深对裂隙发育的影响
埋深对裂隙发育的影响主要表现在两个方面，一是裂隙数量随埋深逐渐减少；二是裂隙随埋深趋于闭合。
（1）裂隙密度随深度的变化
在岩体的浅表层，各种外动力地质作用强烈，裂隙发育密集。随着埋藏深度的增加，表生作用逐渐减弱，裂隙数量也发生相应的减少。图7.5和图7.6是云南宝顶煤田V井田和Ⅱ井田不同深度的裂隙发育强度图。勘探数据显示，随着埋藏深度的增加，裂隙的总条数和密度都在减少。但这种变化趋势并非一成不变，在断裂带等局部条件的控制下，可以出现反常现象，如图7.5所示。
图7.5 云南省宝顶煤田V井田各勘探线裂隙发育随深度变化曲线
（据云南地质局第六、八、十地质队，转引自田开铭等，19）
图7.6 云南省宝顶煤田Ⅱ井田不同岩石在不同深度的裂隙发育强度
（据云南地质局第六、八、十地质队，转引自田开铭等，19）
（2）隙宽随深度的变化
1968年，Snow统计了裂隙几何参数随深度的变化规律。图7.7为Snow对8种不同岩石的隙宽与深度关系所作的统计图。裂隙测量数据表明，随埋藏深度增加，裂隙的隙宽具有明显的减小趋势。
图7.7 埋深对隙宽的影响
（据Snow，1968，有改动）
裂隙隙宽随埋深增加而减小的规律是围岩压力作用的结果。随着埋藏深度的增加，地层压力越来越大。埋藏在地下深处的裂隙，在地层压力的作用下趋于闭合，由开裂隙逐渐变为闭裂隙或隐裂隙。对于岩石坚硬、粗糙度大的裂隙，在围岩压力的作用下，裂隙面的接触率逐渐增加，裂隙空间呈葫芦串形（田开铭等，19）。由于隙宽是影响裂隙介质渗透性的重要水力参数，故隙宽随埋深的衰减对裂隙岩石渗透性随埋深变化规律无疑会产生极其深刻的影响。
